下石節(jié)煤礦回采巷道支護(hù)工藝優(yōu)化的成功應(yīng)用

劉昌龍LIU Chang-long；胡秦濤HU Qin-tao；李文庭LI Wen-ting

（①陜西銅川礦業(yè)有限公司生產(chǎn)部，銅川 727110；②銅川礦業(yè)公司下石節(jié)煤礦，銅川 727101）

（①Production Department of Shccig Tong Chuan Mining Administration，Tongchuan 727110，China；②Xiashijie Coal Mine of Tongchuan Mining Company，Tongchuan 727101，China）

0 引言

下石節(jié)煤礦礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90 萬(wàn)噸/年，2011年核定生產(chǎn)能力185 萬(wàn)噸/年。井田地處黃隴侏羅紀(jì)煤田焦坪礦區(qū)西南部，井田走向長(zhǎng)4.0km，傾斜寬3.3km，面積約13.2km2。煤系地層為傾向北西的單斜構(gòu)造，分屬中侏羅系直羅群及下侏羅系延安群。目前開(kāi)采深度約600m 左右。煤系地層地質(zhì)條件較差，地壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害和安全生產(chǎn)壓力較大。礦井布局為“一井一面”的集約化生產(chǎn)布局，采用綜采放頂煤的回采工藝，自然跨落法管理采空區(qū)。工作面沿主井筒兩側(cè)，分東西兩翼布置條帶式工作面。隨著礦井向深部的回采，工作面內(nèi)各條回采巷道的支護(hù)問(wèn)題日益嚴(yán)峻，為確保礦井的安全生產(chǎn)，回采巷道的支護(hù)工藝優(yōu)化亟待解決。下石節(jié)煤礦通過(guò)在218 工作面灌漿巷進(jìn)行支護(hù)優(yōu)化的嘗試，總結(jié)出了部分技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為回采巷道支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)提供了一定的參考依據(jù)。

1 工作面回采巷道布置及支護(hù)現(xiàn)狀

下石節(jié)煤礦工作面布置三條主巷，運(yùn)順、回順、灌漿巷及高抽巷、切眼和相關(guān)橫川等。三條主巷均布置在煤巷內(nèi)，運(yùn)順、回順均沿煤層底板布置；灌漿巷沿煤層頂板布置；高抽巷布置在煤層頂板之上15m 左右的巖層中；切眼和相關(guān)橫川布置在煤層中部。下石節(jié)煤礦主采煤層4-2#煤所布置的工作面傾向均為150m，走向在1400m 至2000m 之間，根據(jù)儲(chǔ)量的不同回采時(shí)間為1-2年不等，根據(jù)回采巷道的服務(wù)年限，下石節(jié)煤礦回采巷道多采用錨網(wǎng)索支護(hù)形式，支護(hù)參數(shù)為：錨桿采用規(guī)格為?20×2250mm 螺紋鋼錨桿，采用1×10m 的菱形鐵絲網(wǎng)，頂板每排布置3 組錨索，錨索為?15.2×6200mm 的強(qiáng)力鋼絞線，兩根一組的組合錨索，托梁為3m 長(zhǎng)的12#槽鋼。工作面三條主巷，在回采期間，因受工作面的采動(dòng)影響，巷道支護(hù)破壞嚴(yán)重，在工作面回采結(jié)束前，工作面三條主巷平均各有2/3 的巷道都要進(jìn)行擴(kuò)巷維修，剩余1/3 也需要架棚加強(qiáng)支護(hù)。

2 灌漿巷布置特點(diǎn)及支護(hù)難題

在回采巷道中，工作面的灌漿巷布置與上一個(gè)工作面的采空區(qū)之間留設(shè)30m 的煤柱，與同一個(gè)工作面的回順之間留設(shè)20m 煤柱，又因?yàn)閷游徊贾幂^高，沿煤層頂板布置，在壓力顯現(xiàn)中，最為明顯，到工作面回采結(jié)束前，基本上巷道要全部擴(kuò)巷維修一次，巷道的失修率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它回采巷道，因此，灌漿巷的支護(hù)問(wèn)題，一直是礦回采巷道中較為突出的難題，況且，巷道經(jīng)反復(fù)維修，對(duì)圍巖的穩(wěn)定性是二次破壞，原留設(shè)的煤柱經(jīng)擴(kuò)巷維修后，達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度，在局部圍巖裂隙較發(fā)育的區(qū)域，容易形成微漏風(fēng)，造成防滅火隱患，因此形成惡性循環(huán)。下石節(jié)煤礦曾在部分區(qū)域試驗(yàn)采用提高支護(hù)材料的規(guī)格實(shí)現(xiàn)提高支護(hù)效果的辦法來(lái)控制巷道的失修，雖然巷道的支護(hù)狀況有所改觀，但造成巷道的成本成倍增加，為有效解決以上問(wèn)題，下石節(jié)煤礦嘗試在灌漿巷的支護(hù)工藝上進(jìn)行優(yōu)化。

3 灌漿巷支護(hù)工藝優(yōu)化

支護(hù)優(yōu)化整體思路為，在少量增加或不增加支護(hù)成本的前提下，對(duì)巷道支護(hù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，從而提高或改善灌漿巷的支護(hù)狀況。經(jīng)反復(fù)論證及相關(guān)數(shù)據(jù)分析整理，初步制定出了灌漿巷支護(hù)工藝優(yōu)化方案為：支護(hù)材料規(guī)格（不做調(diào)整），錨桿規(guī)格為?20×2250mm 螺紋鋼錨桿，網(wǎng)采用1×10m 的菱形鐵絲網(wǎng)，頂板每排布置3 組錨索，錨索為?15.2×6200mm 的強(qiáng)力鋼絞線，兩根一組的組合錨索，托梁為3m 長(zhǎng)的12#槽鋼。布置方式調(diào)整：增加布置幫錨索，兩幫各布置一組，排距1.5m，錨索托梁與水平面之間的夾角為58°（增加支護(hù)成本464 元/m），能有效的控制巷道幫臌；增加布置頂角錨桿，要求與巷幫成15°的夾角施工（增加支護(hù)成本120 元/m），解決了巷道拱間易于破壞變形的問(wèn)題，特別是在圍巖狀況差，巷道成形不規(guī)整的巷道支護(hù)中效果最為明顯；在每排錨桿之間增加布置巷道底角錨桿，底角錨桿配用50×200×400m 木托板（增加支護(hù)成本120 元/m），增加護(hù)表面積，減少底角巷體壓酥破壞強(qiáng)度。增加布置的頂?shù)捉清^桿與正常布置的頂?shù)捉清^桿組成的間距為0.4 米的密集支護(hù)區(qū)，徹底消除了巷道拱間及底角的支護(hù)薄弱點(diǎn)，從整體上提高了支護(hù)強(qiáng)度。

4 實(shí)施地點(diǎn)的確定

根據(jù)礦井實(shí)際情況，下石節(jié)煤礦決定在新開(kāi)工掘進(jìn)的218 灌漿巷做試點(diǎn)。218 灌漿巷設(shè)計(jì)全長(zhǎng)2000m，與216 采空區(qū)留設(shè)30m 煤柱，與218 回順留設(shè)20m 煤柱，巷道沿煤層頂板布置。設(shè)計(jì)為1/3 圓弧拱形，毛寬4.7m（凈4.5m），毛高3.6m（凈3.5m），墻高2m，斷面積14.72m2（凈13.88m2）。

5 218 工作面地質(zhì)特點(diǎn)

5.1 地質(zhì)構(gòu)造 工作面整體為一單斜構(gòu)造，樺樹渠背斜在該范圍基本擴(kuò)散，但對(duì)煤層厚度有一定影響，工作面東部煤層傾角3-5°，中部8-10°，西部4-6°，樺樹渠背斜范圍煤層傾角較大，最大傾角可達(dá)10°以上，工作面局部可能發(fā)育小型斷裂構(gòu)造。

5.2 煤層賦存情況 該工作面煤層賦存較穩(wěn)定，沿走向方向煤層厚度變化較大，由東至西煤層厚度逐漸變薄，東部16-18 米左右，中部11～13 米，西部8-13 米，工作面平均煤層厚度13.42 米。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸1～4 層，不穩(wěn)定。該工作面劣質(zhì)煤普遍發(fā)育，平均厚度1.3 米。

5.3 煤層頂?shù)装?直接頂板為灰-深灰色粉細(xì)砂巖,泥巖膠結(jié)，斜層理及緩波狀層理，平均厚度12.3 米。

老頂為灰白色粗砂巖，中厚層狀，平均厚度10.65 米。主要成分為長(zhǎng)石、石英及少量云母和暗色礦物，具波狀層理，局部含油，泥質(zhì)膠結(jié)，局部相變?yōu)榧?xì)、粉砂巖。

直接底板為炭質(zhì)泥巖，片狀、松散、破碎，其下為根土巖，灰褐色泥巖，塊狀，破碎，平均厚度4.2 米?；ò吣鄮r，為灰紫色、紫雜色泥 團(tuán)塊狀、含鋁質(zhì)，平均厚度4.7 米。

6 實(shí)施情況及經(jīng)濟(jì)比較

在218 灌漿巷施工前，集中對(duì)施工隊(duì)伍進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，為嚴(yán)格按設(shè)計(jì)意圖施工做好了鋪墊。從218 灌漿巷開(kāi)口掘進(jìn)起，嚴(yán)格按優(yōu)化后的支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)，施工期間未對(duì)支護(hù)造成明顯的破壞，在218 工作面回采期間，巷道壓力有所顯現(xiàn)，巷道底臌較為嚴(yán)重，巷道局部出現(xiàn)幫臌及頂板下沉現(xiàn)象，在對(duì)幫臌及頂板下沉嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行架設(shè)木棚加固維護(hù)后，便基本上保證了巷道支護(hù)安全（因架棚木料可回收復(fù)用，不增加支護(hù)成本）。原灌漿巷每年的支護(hù)成本為1908 元/m，維修人工機(jī)械材料費(fèi)用平均4368 元/m（其中，僅人工機(jī)械費(fèi)為2460 元/m），自采用優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)的支護(hù)形式后，僅投入了初次支護(hù)成本2612 元/米，218 灌漿巷2000m 巷道，截止工作面回采結(jié)束，巷道維修成本節(jié)約了3664 元/米，已節(jié)約總資金732.8萬(wàn)元。

7 推廣前景

下石節(jié)煤礦所采用的此種優(yōu)化方案，大大降低了二次維修成本，且降低了巷道反復(fù)維修造成的圍巖破壞，提高了煤柱的穩(wěn)定性。下石節(jié)煤礦在回采巷道支護(hù)中，通過(guò)對(duì)218 灌漿巷的支護(hù)工藝優(yōu)化，所取得的成功，為回采巷道的支護(hù)提供了一個(gè)新思路，在礦井回采巷道的支護(hù)變革中，必將得到成功的推廣應(yīng)用。

[1]葛春貴.回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].安徽科技，2009(03).

[2]羅慶賀.花鼓山煤礦回采巷道圍巖變形規(guī)律及支護(hù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2009(02).

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